دانشمندان برای اولین بار میدان الکتریکی نامرئی را در اطراف زمین شناسایی کردند_غروب شهر

یک میدان انرژی نامرئی و ضعیف که اطراف سیاره ما را احاطه کرده‌ است، سرانجام شناسایی و اندازه‌گیری شد. میدان دو قطبی، میدان الکتریکی است که برای اولین بار بیشتر از ۶۰ سال پیش به‌گفتن فرضیه نقل شد. کشف آن نحوه مطالعه و فهمیدن حرکت و تکامل دنیای قشنگ و پویای ما را تحول خواهد داد.

«گلین کالیسون»، ستاره‌شناس مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا، می‌گوید: «هر سیاره دارای جو، باید میدان دوقطبی داشته باشد. اکنون که درنهایت آن را اندازه‌گیری کرده‌ایم، می‌توانیم یاد بگیریم که چطور این میدان سیاره ما و سایرین را در طول زمان شکل داده است.»

مقدمات کشف میدان انرژی سوم

زمین فقط یک کره خاکی نیست که در فضا معلق باشد. اطراف آن را انواع میدان‌ها احاطه کرده‌اند. برای مثال میدان گرانش وجود دارد. ما چیز بسیاری درمورد گرانش نمی‌دانیم، به‌خصوص این که چه مقدار در همه جا وجود و تأثیر دارد. اما می‌دانیم که بدون گرانش، سیاره‌ای نخواهیم داشت.

این چنین میدان مغناطیسی وجود دارد که توسط مواد رسانا در داخل زمین تشکیل می‌شود و انرژی جنبشی را به میدان مغناطیسی تبدیل می‌کند. این میدان از سیاره ما در روبه رو اثرات باد و تشعشعات خورشیدی محافظت می‌کند و این چنین از صدمه به جو جلوگیری می‌کند.

در سال ۱۹۶۸، دانشمندان اتفاق‌ای را توصیف کردند که تا عصر فضا نمی‌توانستیم فهمید آن شویم. فضاپیماهایی که بر فراز قطب‌های زمین پرواز می‌کردند، باد مافوق صوت متشکل از ذراتی را که از جو زمین فرار می‌کردند، شناسایی کردند. بهترین توضیح برای این نوشته وجود سومین میدان انرژی، یعنی میدان الکتریکی می بود.

کالیسون در ویدئویی توضیح می‌دهد: «این میدان دوقطبی الکتریکی نامیده می‌شود و عامل هرج و مرج است. با گرانش مقابله می‌کند و ذرات را به فضا می‌برد. اما ما قبلا هیچ زمان نتوانستیم آن را اندازه‌گیری کنیم، چون فناوری آن را نداشتیم. به این علت، فضاپیمای موشکی استقامت را ساختیم تا به جستوجو این نیروی نامرئی بزرگ بگردیم.»

میدان الکتریکی زمین چطور عمل می‌کند؟

میدان دوقطبی الکتریکی در ارتفاع نزدیک به ۲۵۰ کیلومتری، در لایه‌ای از جو به نام «یونوسفر» عمل می‌کند. در این لایه تابش شدید فرابنفش از خورشید، اتم‌های جو را یونیزه می‌کند. این چنین الکترون‌های دارای بار منفی را می‌شکند و اتم را به یونی با بار مثبت تبدیل می‌کند.

در این فرآیند الکترون‌های سبک‌تر (با بار منفی) تلاش می‌کنند به فضا پرواز کنند، درحالی‌که یون‌های سنگین‌تر (مثبت) به سمت زمین کشیده‌ خواهد شد. اما محیط پلاسما تلاش می‌کند خنثی بودن و اعتدال بار را نگه داری کند، که تبدیل ظهور میدان الکتریکی بین الکترون‌ها و یون‌ها می‌شود تا آنها را به هم متصل کند. به همین علت هم این میدان دوقطبی نامیده می‌شود. چون یون‌ها کششی به سمت پایین و الکترون‌ها نیرویی به سمت بالا را تامین می‌کنند.

نتیجه این است که جو به سمت بالا متورم می‌شود. افزایش ارتفاع جو اجازه می‌دهد تا برخی از یون‌ها به فضا فرار کنند، چیزی که در اتفاق باد قطبی می‌بینیم.

این میدان دوقطبی بسیار ضعیف خواهد می بود، به همین علت است که کالیسون و تیمش ابزاری برای تشخیص آن طراحی کردند. ماموریت استقامت که حامل این آزمایش است در می ۲۰۲۲ پرتاب شد و قبل از این که با داده‌های مورد قیمت به زمین بازگردد، به ارتفاع ۷۶۸.۰۳ کیلومتری رسید. فضاپیما تحول پتانسیل الکتریکی را فقط ۰.۵۵ ولت را اندازه‌گیری کرد. که مقدار ناچیزی است اما تنها چیزی می بود که نیاز داشتیم.

کالیسون می‌گوید : «نیم ولت تقریباً هیچ چیزی نیست! فقط به اندازه باتری ساعت قوی است. اما این مقدار برای توضیح باد قطبی مناسب است.»

سوالات بزرگ‌تر

این مقدار بار، برای کشیدن یون‌های هیدروژن با قوت ۱۰.۶ برابر گرانش کافی است و آنها را با شدت مافوق صوت بر فراز قطب‌های زمین به فضا پرتاب می‌کند. یون‌های اکسیژن، که سنگین‌تر از یون‌های هیدروژن می باشند، بالاتر می‌روال و چگالی یونوسفر را در ارتفاعات بالا تا ۲۷۱ درصد افزایش خواهند داد. یقیناً در قیاس با چگالی آن بدون میدان دوقطبی.

قسمت شوق‌انگیزتر قضیه این است که این فقط اولین قدم است. ما از پیامدهای گسترده‌تر میدان دوقطبی، زمان وقتی که در آنجا بوده، کاری که انجام می‌دهد و پشتیبانی آن به شکل‌گیری و تکامل سیاره و جو آن و به گمان زیادً حتی تاثییر آن در حیات روی سطح چیزی نمی‌دانیم.

کالیسون می‌گوید: «این میدان قسمت اساسی از روش کار زمین است. اکنون ما آن را اندازه‌گیری کرده‌ایم و می‌توانیم اغاز به پرسیدن‌ برخی سوالات بزرگ‌تر و شوق‌انگیزتر کنیم.»